Thèse de Thibaut Picot (LPT), novembre 2015


Systèmes de spins quantiques frustrés sous champ magnétique étudiés par méthodes Tensor Network

Résumé

La frustration magnétique est une propriété physique faisant l ?objet de très nombreuses études. Elle intervient lorsque que la géométrie du système ne permet pas la minimisation simultanée des énergies locales, menant alors à une dégénérescence macroscopique. Présent dans la nature au travers de différents minéraux, dont la célèbre herbertsmithite, le réseau kagomé antiferromagnétique est un parfait exemple de système bidimensionnel frustré. Lorsqu’à cette propriété s’ajoute un champ magnétique extérieur tendant à polariser le matériau, la compétition de ces deux phénomènes donne naissance à des processus d ?aimantation exotiques, tels que les plateaux d ?aimantation pour lesquels la susceptibilité magnétique est nulle. Nous avons étudié le réseau kagomé avec le hamiltonien AKLT de spin 2 et le hamiltonien de Heisenberg pour les spins 1/2, 1, 3/2 et 2 sous champ magnétique. Ce travail a été effectué en utilisant des méthodes numériques appelé méthodes Tensor Network. Tout d ?abord développées dans le cadre de la théorie quantique de l’information, ces méthodes, basées sur le principe d ?intrication, ont très vite été utilisées en matière condensée. Elles ont permis l’étude de systèmes bidimensionnels frustrés, jusqu’alors limitée aux méthodes numériques déjà connues telles que les méthodes Monte Carlo ou encore DMRG. Nous avons été en mesure de produire les diagrammes de phases, d’une grande richesse, pour tous les modèles cités, en fonction du champ magnétique.


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